همه چیز درباره هلیکوپتر

مقدمه :   از زمانی که "دآدالوس" از بال پر و موم مانند ، برای خودش و "ایکاروس" پسرش استفاده کرد ، انسان آرزو داشت که در پرواز در هوا مهارت پیدا کند.   در اوایل قرن بیستم ، مخترعان جسور به این واقعیت رنگ واقعیت دادند که حاصل طراحی و ساخت ماشین های پرواز بوده است. هرکسی داستان برادارن "رایت" و پرواز معروف شان در تپه های کیتی هاوت نیویورک را شنیده است ، پس نمی خواهیم بر روی دستاوردهای پرواز با هواپیما و چگونگی پرواز با آن ها در این جا تمرکز کنیم.   به جای آن می خواهیم بر روی فردی که کمتر شناخته شده است به نام "ایگور سیکورسکی" ، کسی که چشم انداز هلیکوپتر مدرن را امکان پذیر کرد آشنا شویم. وسیله هوایی بدون بال هایی که می تواند از طریق چرخش پره های بالایی به پرواز عمودی درآید.     یک از ویژگی های هلیکوپتر از زمان اختراع خود در دهه ۱۹۳۰مشخص شده نا مربوط بودن این ماشین است. به این اختراع نمی توان به سادگی نگاه کرد که فقط وسیله ای است که بالا و پایین ، جلو وعقب ، راست و چپ پرواز می کند. "هری ریزنر" روزنامه نگار مشهور آمریکایی در گزارشی که در سال ۱۹۷۱ نوشته است.   تناقض آشکاری را در مورد استفاده از هیلکوپتر در جنگ ویتنام ارائه داد :   هواپیما در ماهیت خود می خواهد پرواز کند اما یک هلیکوپتر نمی خواهد پرواز کند. او خودش را با انواعی از نیروها و کنترل های مخالف یکدیگر نگه می دارد در صورتی که هر گونه اختلالی در این تعادل ظریف رخ دهد پرواز هلیکوپتر متوقف می شده و بلافاصله و به طور فاجعه باری پرواز متوقف می شود.   "ریزنر" واقعیتی اساسی را درباره هلیکوپترها فاش کرده است که ماشین ها طرح های پیچیده ای دارند و پرواز آن ها به طور فوق العاده ای پیچیده است. خلبان باید به سه بعد فکر کند و باید از دست و پایش به طور مداوم استفاده کند تا هلیکوپتر را در هوا نگه دارد. خلبانی هلیکوپتر نیاز به میزان زیادی آموزش و مهارت دارد در حالی که باید توجه مداومی به دستگاه داشت.   برای توجه کامل به این پیچیدگی مطالعه تکامل هلیکوپترها در طی این سال ها می تواند کمک کننده باشد.         چگونه به طور واقعی هلیکوپتر شناور می ماند؟   تاریخچه هلیکوپتر : از پرها تا جهنده ها   اعجاز مکانیکی مدرن که ما به عنوان هلیکوپتر می شناسیم به چین بر می گردد که شامل شافت و چوب بوده است که با پرهایی در یک انتها آراسته شده اند. موقعی که فرد چوب را در دستانش قرار می دهد و آن را به طور سریع می چرخاند به طور عمودی می تواند بالا برود. اگر می خواهید امتحان کنید.   سرانجام  چندین مخترع تلاش کردند تا قدرت این وسیله چینی را افزایش دهند. در سال ۱۷۵۴ ، یک روسی به نام "میخاییل لومونوسف" روتور کوچکی در طرح بالای چینی ایجاد کرد که از فنری برای بستن استفاده می کرد تا به این  دستگاه قدرت دهد. (روتور هلیکوپتر در ضمن فقط اشاره به یک قسمت دوار با ایرفویل ها دارند).   به طور تقریبی ۳۰ سال بعد ، "دلانوی" طبیعت دان مسیحی فرانسوی روتور مشابهی با استفاده از پرهای بوقلمون به دو سر یک محور نصب کرد. رشته دور محور بوده است و با کمان پولادی تنیده شده است تا قدرتی تولید کنند. هنگامی که این تنش آزاد شد تیغه های ضد چرخش بالابر تولید شده است و به طور عمودی این دستگاه حمل می شود.   این طرح های اولیه بیشتر اسباب بازی بودند تا اینکه برای حمل و نقل استفاده شوند اما بعضی ذهن های بزرگ در تاریخ علم و مهندسی سخت کار کردند تا پرواز عمودی بالابر را ممکن بسازند تا اینکه انسان به عنوان مسافرانش از آن لذت ببرند. "لئوناردو داوینچی" طرح هایی را استادانه برای چندین ماشین پرواز ایجاد کردند که شامل اسکروی هوایی دوتایی است. این اسباب شامل بال کتانی است که در اطراف یک محور یا اسکرو پیچیده شده است. چهار خلبان روی دستگاه محور با استفاده از عمل پمپاژ عمل می کردند. همانطور که اسکرو می چرخید پس داوینچی تئوری سازی کرد تا ماشین بتواند از سطح زمین بلند شود. آقای "جورج کیلی" ماشین خیالی دیگری را داشت که باربر هوایی است که دو روتور ضد هم حرکت می کردند ، که در یک طرف هواپیما سوارند.   او تلاش کرد تا به این وسیله  با استفاده از موتور باروتی قدرت بدهد اما نتایج رضایت بخش نبود. سرانجام موتورها به اندازه کافی تکامل یافتند تا اینکه هلیکوپترها از تئوری به عرصه عمل آیند. "توماس ادیسون" کسی بود که چندین طرح هلیکوپتر را در اوایل دهه ۱۹۰۰ آزمایش کرد و کارآیی آئرودینامیکی بالایی از روتور را نشان داد و قدرتی جدی موتور برای پرواز موفقیت آمیز عمودی مورد نیاز بود. نوآوری های دیگر و اصلاحات طراحی به طور سریعی دنبال شد. اولین نسل هلیکوپترهای موتوری که به عنوان هوپرها شناخته می شوند در بین سال های ۱۹۰۴ تا دهه ۱۹۲۰ ظاهر شدند. مهندسانی که این ماشین ها را ساختند از فرانسه ، بریتانیای کبیر ، روسیه و هلند وارد شدند و اختراعات توانست مسیر را کوتاه سازد تا پرواز بتواند فقط چند ثانیه دوام بیاورد. بعضی از این ماشین ها را خلبان هایی حمل می کنند در حالی که بعضی بدون سرنشین هستند. به طور تقریبی همه آن ها غیر قابل اعتماد بودند و کنترل شان دشوار بود. و در همین حین بود که مردی به نام "ایگور" آمد که سرنوشت ماشین های پرواز را تغییر داد.   "ایگور سیکورسکی" مهندس هوانوردی روسی تبار اولین ماشین با کیفیتی که ما به عنوان هلیکوپترهای مدرن ارتباط می دهیم ساخت. به طور جالب توجهی ، هلیکوپترهای اولیه سیکورسکی در حدود ۱۹۱۰ با شکست مواجه شدند و تلاش هایش را متوقف کرد و روی هواپیماهایی با بال ثابت تمرکز کرد.     پس از مهاجرت به ایالات متحده و آغاز شرکت هوانوردی سیکورسکی در بریج پورت او یکبار دیگر توجه خود را به پرواز عمودی جلب کرد. در سال ۱۹۳۱ سیکورسکی ثبت اختراعی را برای طرح هلیکوپتر با تیپ مدرن روتور منفرد اصلی و روتور دم انجام داد. هشت سال بعد اولین تجسم طرحش (VS300) بود که سیکورسکی را به هوا بلند کرد. (VS300) دارای موتور لایکومینگ ۷۵ اسب بخاری بود که به روتور اصلی با سه پره متصل شده و دارای روتور دم دو پره ای بود. همچنین مکانیسم هایی را فراهم آورد تا پرواز ماشین را کنترل کنند و این امکان را داد تا خلبان بتواند جهت پره ها را تغییر دهد تا بالا رفته و بتواند حرکت جانبی بکند.   این اولین هلیکوپتر عملی بود اما هنوز به بعضی اصلاحات نیاز داشت. سیکورسکی به ارتقای کار خویش ادامه داد و در ۶ می ۱۹۴۱ ، هلیکوپتر (VS300 ) رکورد جهانی استقامت را با بالا ماندن برای ۱ ساعت و ۳۲ دقیقه و ۲۶٫۱ ثانیه شکست. مهندسان و نوآوران دیگر به طور سریع این کار را دنبال کردند. چشمگیرترین پیشگامان اولیه هلیکوپتر آرتور یانگ ، فرانک پیاسکی و استنلی هیلر بودند. یانگ توسط شرکت هوایی بل مورد حمایت قرار گرفت و هلیکوپتر بل ۳۰ و سپس بل ۴۷ که اولین هلیکوپتر ثبت شده تجاری است را ایجاد کردند. پیاسکی (PV2) تک صندلی را در سال ۱۹۴۳ طراحی کرد اما برای هلیکوپترهای بزرگ باری که از دو روتور اصلی انرژی می گرفتند شناخته شده اند و هیلر چندین مدل هلیکوپتر را تولید کرد که شامل (UH12) است که عمل آن در کره و ویتنام دیده شد.       آناتومی هلیکوپتر : پره می چرخد و موتور دارد کار می کند   سیکورسکی و بعضی از هم معاصران وی دقت فنی زیاد را گرد آوردند تا زمینه ای فراهم آوردند تا اینکه پرواز عمودی ایمن ، عملی و قابل اعتماد باشد. همانطور که این دیوانه پرواز اهل روسیه به تلاش خود برای اصلاح طرح های هلیکوپتر خود ادامه داد او بر روی شرایط اساسی کار می کرد که هر ماشینی برای موفقیت نیاز دارد که شامل این موارد است : - موتور مناسب با نسبت قدرت به وزن بالا - مکانیسمی برای بی اثر کردن اثر گشتاور روتور - کنترل های مناسبی که این هواپیما را می توانست با اعتماد به نفس زیادی هدایت کنند بدون اینکه دچار شکست های مصیبت بار شوند - چارچوب ساختاری سبک وزن - ابزارهایی برای کاهش لرزش   بسیاری از قطعات پایه ای بر روی هلیکوپتر مدرن دیده شده است نیاز به یک یا بیشتر شرایط اساسی دارند.   بگذارید تا به این اجزا با جزییات بیشتری نگاهی بیندازیم :       پره روتور اصلی : پره روتور اصلی کار مشابه همچون بال های هواپیما انجام می دهند که امکان بالابری را فراهم می آورند چون پره ها می چرخند. بلند شدن یکی از نیروهای آئرودینامیک اساسی است که وسیله هوایی را در هوا نگه می دارند. خلبان می تواند بر بلند شدن با تغییر دور روتور در هر ثانیه (rpm) یا زاویه  حمله که اشاره به زاویه بال روتاری دارند در ارتباط با باد جلو رونده هستند اثر بگذارد.   متعادل کننده : میله متعادل کننده بالا قرار گرفته و در سراسر پره روتور اصلی است. وزن و گردش آن لرزش های ناخواسته را در روتور اصلی تعدیل می کند که به ثبات و تعادل وسیله هوایی در همه شرایط پرواز کمک می کند. "آرتور یانگ" کسی است که هلیکوپتر بل ۴۷ را طراحی کرد و با اختراع میله متعادل کننده نسبت داده شده است.   دکل روتور : که به عنوان شافت روتور شناخته شده است که دکل انتقال را به مونتاژ روتور متصل می کند. دکل صفحه اسواش بالایی و پره ها را می چرخاند.   انتقال : فقط چون وسیله موتوری است که انتقال قدرت را از یک موتور به روتورهای اصلی و دم منتقل می کند. جعبه دنده اصلی انتقال سرعت روتور اصلی را کاهش می دهد چون به سرعت شافت موتور نمی چرخید. دومین جعبه دنده یکسان روتور دم دارد گرچه روتور دم کوچکتر شود می تواند نسبت به روتور اصلی سریع تر بچرخد.   موتور : موتور قدرتی را برای هواپیما تولید می کند. هلیکوپترهای اولیه متکی بر موتورهای گازوییلی متقابل اند اما هلیکوپترهای مدرن از موتورهای توربین گازی مانند آنچه که در خطوط هوایی تجاری هستند یافت می شود.   نویسندگان/گردآورندگان: سیدناصر سعیدیامیرسعید نورامینمنصور جوادپورامیرحسین مطهریفرشته کمیجانیآرش بختیاریمحمدرضا اللهیارمحمود توکلیسعید مدیحیعبدالرضا شیخ الاسلامی